EP1430603B1 - Schaltung mit einer optoelektrischen anzeigeeinheit - Google Patents

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EP1430603B1
EP1430603B1 EP02777176A EP02777176A EP1430603B1 EP 1430603 B1 EP1430603 B1 EP 1430603B1 EP 02777176 A EP02777176 A EP 02777176A EP 02777176 A EP02777176 A EP 02777176A EP 1430603 B1 EP1430603 B1 EP 1430603B1
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EP
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light
emitting diodes
led
output signal
circuit according
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Definitions

  • the invention relates to a circuit having an optoelectronic display unit according to the preamble of claim 1.
  • Indicators formed from a series of LEDs which indicate a set value.
  • This can be an LED row, ie side by side arranged light-emitting diodes, where an element lights up and represents a current value.
  • the arrayed luminous elements are labeled accordingly to provide an association with a size such as e.g. to enable an indication in "dB" for volume adjustment.
  • Switching to another value is done mechanically e.g. by push button. To increase or decrease the value, a mechanical push button is usually used. A change in the value by pressing the appropriate button is represented by a change in position in the display by the corresponding LED in the row.
  • Fig. 1 shows such known from the prior art LED display, with the plus or minus buttons, the position of the LED and thus, for example, the "volume level" can be adjusted.
  • the advantage of such an arrangement lies in the clear overview of the set position and the spontaneous operation.
  • a disadvantage is the need for mechanical breakthroughs in the user interface and the attachment of appropriate keys.
  • From the DE 43 36 669 C1 is a keypad with different actuation surfaces associated with light sensors known to the shadowing of the size of a finger corresponding sensor surface react.
  • the detection of the ambient light thus represents the information to be processed.
  • a means other than the means used to generate a light signal is usually used.
  • an additional light display unit is needed.
  • the light receivers and light transmitters can only be operated pulsed, which is disadvantageous for the discrete change of a value to be set (cf. DE 40 07 971 A1 in the infrared range).
  • the detection of the information that is necessary for changing a value to be set on a control panel can also be done via contact switching devices according to DE 694 19 735 T2 or DE 36 85 749 T2 take place, which correspond by the detection of a capacity with the light display element to be addressed;
  • this application is limited by its moisture sensitivity to certain areas.
  • the DE 39 32 508 A1 shows a conventional reflection light barrier without discrete control option. Sender and receiver elements must always be present separately.
  • the DE 28 24 399 A1 discloses an optical switch with separate transmitters and receivers. In both cases, the light barriers formed therewith only constitute the means for setting the display and not the display means itself.
  • the present invention seeks to provide a cheap display and control unit and to use the display itself as a control element in the operation of such a control / actuator, with both the discrete control values to be set as well as the clocked handling is possible.
  • the display unit formed by the light emitting diodes are associated with receiving elements so that no separate mechanical buttons are required.
  • a control / actuator unit so that the display itself to the control. Keys are as little required as breakthroughs for such keys.
  • the production of such a control unit is cheaper, on the other hand, the control / positioning unit can be placed under a closed, protective surface, so that it - easy to clean and insensitive to dirt - has a long life and are used for many applications can.
  • the light-emitting diodes are not only display element but also alternately temporarily transmitting and receiving element, so that the circuit complexity can be further reduced.
  • the counter 91 counts up or down a value step each time the keys T1 and T2 are operated, respectively, and passes this information to the display driver 92 which lights the LED corresponding to the set value.
  • the set value will be forwarded to the control device or the value controller 93.
  • this value regulator 93 for example, an analog audio signal 94/95 is regulated in amplitude in accordance with the set value 96.
  • at least one external control signal T1 or T2 is always required for setting the value.
  • the LEDs 1a ... n only show the set value and have no further function.
  • indirect information transmission with the aid of the push-buttons T1 or T2 is dispensed with, so that the information is received and converted directly by the LED display.
  • the bifunctionality of the light-emitting diodes is used: these can emit light if they are correspondingly driven with a current or voltage or power, if they are illuminated accordingly. If, for example, a crosstalk-poor circuit is selected, a light-emitting diode can be operated sequentially as a transmitter and as a receiver. In principle, however, the same function is also to be realized in such a way that alternative receiving elements, such as, for example, photodiodes, are used in parallel with the light-emitting light-emitting diodes. Even then, due to the size of the display is still at the same time the control, even if the light-emitting diodes do not have the above dual function.
  • Fig. 3 shows such a circuit in which the light-emitting diodes (LED) work time-sequentially as a transmitter and receiver.
  • the switch Sa is closed and connects the output of the clock generator 100 with the LED via the series resistor R 10 .
  • the clock generator is operated eg with a frequency of 10 kHz.
  • the switch Sb is opened and disconnects the LED from the amplifier 300.
  • the inverter 200 is only for inverting the control signal Sts.
  • the switch ratio reverses and the switch Sa disconnects the LED from the clock generator 100 while switch Sb connects it to the amplifier 300.
  • a display will usually light at least one element of an LED row, while all others are turned off.
  • all the display elements are turned on to the set value, so form a light strip.
  • the luminous element of the LED array does not emit its light by continuous driving as a constant light, but is e.g. Nevertheless, when pulsed with a 10 kHz square wave signal, it still appears to the human eye as a continuous luminous element.
  • it can be used as a transmitting element of a sensor device. Namely, adjacent LEDs, appropriately connected as receivers, can receive the signal of the pulsed LED when a reflective element, e.g. a finger 2, located above the LED that emits the pulsed light.
  • a translucent disk 37 for the respective radiation emitted by the LED can also be located between the LEDs and the reflective element, eg a finger 2.
  • a translucent disk 37 for the respective radiation emitted by the LED can also be located between the LEDs and the reflective element, eg a finger 2.
  • an equal amplitude in the output signals 7, 8 also occurs at the outputs of the amplifiers 5 and 6.
  • Fig. 5 shows an arrangement for the realization of the sensitive LED series.
  • the light-emitting diodes 1a... 1n can be used both in the transmission and in the reception range.
  • switchable driver stages 3a ... 3n provided for the reception range switchable amplifier 2a ... 2n are provided.
  • the signal distribution stages 44 and 45 are positioned by the position of the position counter 23 accordingly.
  • the direction decision unit 47 determines the direction of movement of the reflective element and decides when a particular value of the position deviation has taken place. If this is the case, position counter 23 is activated accordingly and counts a position value up or down.
  • the directional decision unit 47 can determine whether the luminous element has been "touched” in order to react to movement of the finger 2, for example, or if it was an accidental contact with the sensor-active surface and thus no reaction of the sensor LED display should be made.
  • the position counter 23 controls via a control unit 24 (FIG. Fig. 7 ) both the control of the transmitting elements and the receiving mode.
  • a single LED is controlled as a transmitter, while at least the LEDs adjacent to them - eg. the next or next LED - are connected as a receiver.
  • two LEDs can also transmit simultaneously and the LEDs arranged between the two LEDs can be connected as a receiver.
  • separate receiving elements can also be arranged on a gap or offset from the LEDs, for example in a row parallel to the LEDs.
  • the control signal Sts is further tapped for influencing any control / actuation unit 30.
  • Fig. 6 shows a circuit for direction detection, anti-detection and detection of the horizontal movement of the reflective element relative to the illuminated LED, here LED 1c.
  • LED 1c is driven here by the clock generator 100 and emits light, which is reflected on the finger 2.
  • the adjacent LEDs 1 b, 1 d receive a reflection component caused by the finger 2.
  • DCC 3, 4 form an operating point setting for the LEDs as receivers. With the help of this DCC (DC-Compensation) it is prevented that the LEDs reach saturation even with strong extraneous light.
  • the structure of such an operating point setting is z. B. from the DE-C 44 31 117 known.
  • the switches of the LED control are not shown for the sake of simplicity.
  • Two similar amplifiers 5 and 6 amplify the low output signals of the LEDs 1b and 1d adjacent to the transmitter to a value which is easy to process.
  • the inverting circuit 9 inverts one of the two signals.
  • the output signal of the adder 10 is fed to a synchronous demodulator 11.
  • the control signal for the synchronous demodulator is taken from the clock generator 100. It essentially corresponds to the transmission signal, but takes into account the phase shifts arising in the amplifiers 5 and 6.
  • the synchronous demodulator 11 decomposes the output signal of the adder 10 again into two individual signals 12, 13 assigned to the respective LEDs 1b and 1d.
  • the two individual signals 12 and 13 are combined compared in the comparator 14.
  • the digital output signal S15 of the comparator 14 gives a clear statement about the position of the reflecting element, in relation to the transmitting element 1c, that is, whether the finger 2 is located on the right or left of the center of the LED 1c.
  • the output signals 12 and 13 of the synchronous demodulator 11 are compared in a correspondingly analogue comparator 16, for example with an operational amplifier.
  • the analog output signal S17 corresponds to the horizontal deviation of the finger from the center of the transmitting LED 1c. From this output signal in the further signal processing, the switching signal for the position counter 23 ( Fig. 7 ) won.
  • the digital output signal S15 is used to specify the position counter 23, the corresponding counting direction. A counting direction to higher values, in the embodiment, the transmission driver from the LED 1c to the LED Switch on 1d while simultaneously switching amplifiers 5 and 6 from LEDs 1b and 1d to 1c and 1e.
  • a synchronous demodulator 19 evaluates the added signal accordingly and via the buffer stages 20 it is available as an analog distance signal S21.
  • Fig. 7 shows the evaluation of the signals S21, S15 and S17.
  • a window comparator 22 supplies an output signal S22 when the output signal S17, which in fact represents an analog value for the horizontal position of the finger in relation to the transmitting LED, exceeds or falls below a value specified in the window comparator 22. This value is achieved when the reflective element, ie the finger 2, is moved a distance laterally from the center of the transmitting element (LED 1 c) to the adjacent receiving element (LED 1b or 1d), even if the distance is smaller than that half distance between two adjacent elements.
  • the output signal S22 of the window comparator 22 is supplied as a clock signal to the position counter 23.
  • the decision as to whether the position counter 23 is to count up or down, which corresponds to a "shift" of the luminous LED to the left or right, is taken from the output signal S15 of the comparator 14.
  • the output signal S23 of the position counter 23 is supplied to the control unit 24. With it, the position corresponding to the numerical value of the output signal S23 of the transmitting LED and its at least two indirectly or immediately adjacent receiving LEDs or receiving elements is determined.
  • the glowing LED should not change its position, if only by chance by hand with the hand over the LED is wiped. Rather, the position sensitivity should first be activated manually before the luminous LED "runs along" with the moving finger.
  • the output signals 7, 8 are combined in the adder stage 18, synchronously demodulated, and the distance signal S21 thus obtained is processed in a corresponding evaluation circuit 25 such that, for example, a positional shift is released only after one or two "taps" of the illuminated LED.
  • the device for detecting taps preferably recognizes a movement pattern as tapping, which involves the approach of an object, the abrupt deceleration of the object on a tapped surface and a lingering on the surface for a predetermined time t28.
  • the distance signal S21 is performed in the exemplary embodiment by the high-pass filter 26 that transmits only the higher-frequency spectral components of the distance signal S21. These signal components arise only when a rapid change in the distance signal S21 in accordance with Fig. 8a is present.
  • the abrupt deceleration of the finger on a translucent surface above the LED row can therefore lead to an output signal S26, a signal differentiated from the distance signal S21.
  • the comparator 27 Exceeds this output signal S26 according to Fig. 8b a predetermined value Ref, the comparator 27 provides a digital output signal S27 (FIG. Fig. 8c ) to a first timer 28 having a timer time t28 of a few hundred milliseconds to seconds ( Fig. 8d ).
  • this short time timer 29 After the expiration of this short time timer 29 is in accordance with Fig. 8e started. Its running time is a few seconds. The output signal S29 releases the position counter 23. A change in the count retriggers (rt) then the timer 29. If the position of the glowing LED within the running time t29 of the timer 29 is not changed, the time t29 expires and the position counter 23 is locked again.
  • this circuit arrangement prevents the position of the luminous LED in the LED row is changed by an unintentional movement. Only after a "tapping" can the position of the illuminated LED be moved by touching the illuminated LED again and moving the finger.
  • WO 01/54277 A1 is a - here, for example, preferably used - arrangement known in which a function is switched only when a finger touches the translucent surface over an LED quickly (taps) and remains at least a certain time, for example, 200 ms relatively unmoved.
  • the digital output signal S23 of the position counter 23 furthermore controls the control unit 24.
  • the send drive signal corresponding to the LEDs as well as the two amplifier inputs of the amplifiers 5, 6 (FIG. Fig. 6 ) is distributed to the LEDs adjacent to the transmitting diodes.
  • the output signal S23 of the position counter 23 (FIG. Fig. 7 ) are used to control any value control of a control / actuator 30, for example, for a volume control.
  • the at least two adjacent LEDs can no longer serve as receivers, but only still a. If parasitic reflections occur, eg on the translucent surface, then the individual receiving LED, eg LED 1a, receives a signal similar to that of a "shifted" finger. In extreme cases, this unwanted signal would cause the control of LED 1 a always back to LED 1 b jumps.
  • Fig. 9 shows the corresponding changeover.
  • Switches S1, S2 and S3 are sent via the control unit 24 by the control signal S23 of the position counter 23 (FIG. Fig. 7 ).
  • Switch S1 applies the output of the clock generator 100 to the corresponding LED.
  • Switch S3 applies the amplifier input from the amplifier 5 to the right adjacent LED 1b.
  • Switch S2 sets the amplifier input from the amplifier 6 to a voltage divider R 1 / R 2 , which is connected to the output of the clock generator 100.
  • the divider ratio of the voltage divider R 1 / R 2 is to be dimensioned so that the size of the divided Sendetakt signal S100 is slightly larger than that caused by parasitic reflection on the translucent surface received signal from LED 1 b.
  • the light can only be displaced in one direction with the finger.
  • the reason for this is the fact that, starting at one of the defined threshold values in the window comparator 22 (FIG. Fig. 7 ) certain distance of the finger from the center of the currently lit LED jumps the light in front of the moving finger 2. If the luminous LED is swept again by continuous movement of the finger, the light shifts to the next LED in front of the finger, etc. However, if the fingers 2 are stopped and moved back, the last luminous LED remains in its last position. In order to reverse the direction of movement, the finger must now be placed in front of the illuminated LED in the direction of movement. With now inverse direction of movement it must be overlined. Now the display follows the finger position again.
  • Fig. 10 describes the phase and amplitude relationship of the analog output signal S17 (FIG. Fig. 6 ) of the comparator 16 in such a case.
  • Position 51 or LED 1a... 1n shows the mechanical arrangement of the LEDs, 52 the corresponding signal values of the analogue output signal S17 of the comparator 16.
  • 53 corresponds to a signal when LED 1c is lit.
  • the position counter 23 counts up by one counter (54 in FIG Fig. 10 ). The count determines which LED is clocked (55 Fig. 10 ).
  • the solid line 56 shows the course of the output signal S17 of the comparator 16 when a finger 2 is moved from left to right across the LED row.
  • the threshold value OS of the window comparator 22 is exceeded again - in a different polarity - and thereby the position counter 23 again count back.
  • a constant switching of the LED positions symmetrical to the finger 2 would be the result.
  • the luminous LEDs follow the finger 2 in the way that is centered at the position of the finger on an LED, only this lights up, while when positioning the finger between two LEDs both light up rapidly.
  • the display may "stop".
  • Fig. 11 shows the analog output signal S17 (FIG. Fig. 6 ) of the comparator 16 of the position detection.
  • the finger 2 moves from the center of the transmitting LED, for example, to the right, the analog output signal S17 of the comparison 16 increases accordingly. If it hits the upper threshold OS, the LED control is switched to the next LED on the right. As a result, the sign of the output signal reverses (62) and the signal reaches the lower threshold US. The LED control switches back to the previous LED. Of course, switch the connected as a receiver LEDs accordingly.
  • the situation may occur that the LED "jumps over" because the upper threshold value OS has been reached correctly (63, FIG. Fig. 11 ), after which, however, the lower threshold value US is no longer fallen below after changing the sign (64, Fig. 11 ). If, in this situation, the operator reverses the direction of the finger movement, for example because the operator wants to return from this set value, the display will not react; it will remain in position despite the movement of the finger. This malfunction can be easily prevented by the fact that the output signal S17 is used in its full size from zero after each change of the LED. Previously, it had passed through the voltage range from the upper threshold OS through zero to the lower threshold US.
  • a low-pass filter made of R 3 and C 3 forms a delay for the signal S17 of the comparator 16.
  • Capacitor C 2 together with switch S 4 forms a referencing unit.
  • Buffer B serves only for the electrical separation of the referencing unit C 2 / S 4 from the low-pass filter R 3 / C 3 .
  • D1 represents a differentiating device for a counting signal of the position counter 23. Whenever the numerical value S23 of the position counter 23 changes, a short pulse is applied to switch S4 via signal line SD1 and capacitor C 2 is discharged to zero when switch S4 is closed.
  • the output signal S17 of the comparator 16 has undergone only an insignificant change due to the delaying low-pass effect of the low-pass filter R 3 / C 3 at the output of the buffer B during the switching time of switch S4, so that almost the entire ⁇ of the output signal S17 at the input of the window comparator 22 can be valid.
  • zero is just one example of a given or specifiable value.
  • a referencing can also be carried out to another specific predetermined or predefinable value, so that after switching over to a part of the output signal S17, the next threshold value US or OS is reached.
  • Fig. 12 Ensures that every finger movement is detected properly and the glowing LED always follows the finger movement. In this case, only one LED lights when the finger is centered on it, and two adjacent LEDs when it is between them. In the latter case, the position of the luminous LED alternately alternates with a frequency determined by the low-pass filter R 3 / C 3 . With appropriate design, it can be higher than perceptible by the eye, so that a continuous glow is perceived. Analogous to the finger position between the two LEDs, a corresponding intensity distribution of the luminosity sets. In the embodiment, R 3 has 10 k ⁇ , R 4 1 M ⁇ , R 5 10k ⁇ , R 6 1k ⁇ and R 7 10k ⁇ . C 2 has a value of 0.1 ⁇ F and C 3 has a value of 10 nF.
  • Fig. 13 shows the analog output signal S17 at the output of the buffer B ( Fig. 12 ) when a finger is moved across the LED row without the switch S4 being operated.
  • Fig. 14 shows the same analog output signal S17 at the input of the window comparator 22 when the switch S4 references the signal S17 to zero at each position change (71 in FIG Fig. 14 ).
  • the dashed lines 72, 73 correspond to the signal if no further switching would occur. It can clearly be seen that the output signal S17 after referencing 71 would safely exceed the threshold value OS or US and thus leads to a faultless switching operation.
  • the steep slope occurs during referencing 71 when switch S4 briefly discharges the capacitor to "0" during the position switching process.
  • a high-resistance resistor R 4 is connected in parallel with the switch S4.
  • the equality decoupling via capacitor C 2 and resistor R 4 additionally prevents the influence of disturbing variables, eg an asymmetry at the output of the comparator 16 due to scratches on the translucent surface.
  • the signal deviation of zero with the finger removed by the disturbance variable is automatically referenced to zero after the capacitor C 2 .
  • Fig. 15 shows the signal V1 derived from the output signal S17 at the input of the window comparator 22 in FIG Fig. 12 when the finger 2 is between two LEDs.
  • AP shows the activation phases of the two LEDs n and n + 1.
  • a hysteresis detector 84 (FIG. Fig. 16 ) generates a control signal S84 for the two threshold values OS and US as a decision aid.
  • Hysteresis detector 84 monitors the count of position counter 23 (FIG. Fig. 7 ) to periodic counting operations with maximum counting steps +/- 1. If such a switching sequence in the count value S23 for a period number (eg greater than 5) in a predetermined time, the hysteresis detector 84 opens the switch S5. This is always the case when a finger is between two adjacent LEDs. Opens switch S5, the capacitor C 5 is charged by the predetermined by the voltage divider R 5 , R 6 , R 7 threshold, ie to a higher potential. The upper threshold increases while the lower one decreases.
  • the control device 24 thus switches back and forth between adjacent light-emitting diodes when the finger 2 remains unchanged between adjacent light-emitting diodes, and increases the sensitivity for the position detection until a predetermined value is exceeded.
  • a decision aid is activated when switching back and forth several times, as long as the receiving element always less sensitive, until the closer to the object LED is uniquely determined. Subsequently, the decision aid changes again into the condition sensitive to the detection of a further movement of the finger 2.
  • Fig. 17 shows the change in the threshold OS and US.
  • the hysteresis detector 84 has detected at least five switching operations between two adjacent LEDs and the control signal S84 is set low, so that the switch S5 has been opened. This state continues until the signal V1 no longer exceeds the threshold values (81 Fig. 17 ) and only one LED lights up. This is registered by the hysteresis detector 84 and it closes switch S5 again.
  • the time constant of the capacitor C 3 and the resistor R 5 is to be dimensioned so that it is greater than the time constant of C 2 and R 4 , to ensure proper referencing of the signal V1. Now the circuitry has regained its original sensitivity for the detection of finger movement.
  • the switchover of the OS and US threshold values can occur so quickly that a simultaneous illumination of two LEDs only occurs so briefly during the movement of the finger that it is not perceived by the eye.
  • a circuit (not designated here) which, when removed inadvertently displaces the finger 2 during removal, does not lead to any positional shift of the LEDs and thus of the desired control value.
  • the distance signal S21 is evaluated. If this indicates a removal of the finger with a simultaneous change of position, this position change is correspondingly ignored, e.g. by locking the position counter 23.
  • a value of the deviation from the last signal of e.g. 10% can be specified. If this value is exceeded when the object is removed, the control device 24 selects the LED at which the object last lasts longer than a predetermined dwell time, e.g. t28 has lingered.
  • a touch-sensitive LED series as IC (Integrated Circuit) with external LEDs is quite easy to implement.
  • Such an arrangement can for example be used directly as a "volume control”, edit a digital data stream or even spend only the "position" ( Fig. 18a . b, c ). Measures can also be taken so that after switching off the supply voltage of the current count of the position counter 23 is maintained until the next activation.
  • the touch-sensitive LED row can be realized in any desired display form, for example arcuate or round ( Fig. 20 / Fig.21 ).
  • LED rows can also be cascaded. If the function of a last LED in a row is functionally connected to a first LED of the same row, a virtual rotary knob can be easily created ( Fig. 22 ).
  • the control / setting unit 30 will have only one display, ie only one luminous element.
  • the principle - 1 transmitter, 2 receivers grouped around the transmitter in small or large, even or uneven distance - can also be reversed. Then transmit two transmitters mutually, a centrally located between the two transmitters receiver evaluates the reflected signal.
  • Such a circuit arrangement is in the older one DE-A 101 33 823 described. By automatic compensation of the received signal to zero possibly disturbing extraneous light influences are completely avoided in the above-mentioned circuit arrangement.
  • Fig. 25 shows a complete block diagram of the "touch-sensitive LED array”.
  • control / positioning unit It may also be desirable to quickly change a selected setting of the control / positioning unit. So far, most people have talked about tapping the glowing LED or the gap. However, it is also possible the entire LED row after adjustment, so if it has been recognized, for example, that the operating object has moved, to control at regular intervals, for example, with a non-visible to the human eye frequency to check whether and where an object approaches or is tapped, and there z. B. after tapping the LED to take as an indication and also to control the rule / setting unit accordingly.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit einer optoelektronischen Anzeigeeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Im Bereich der Bedienelemente sind z.B. aus einer Reihe von LEDs gebildete Anzeigen bekannt, die einen eingestellten Wert anzeigen. Dies kann eine LED-Reihe sein, also nebeneinander angeordnete Leuchtdioden, bei denen ein Element leuchtet und einen aktuellen Wert darstellt. In der Regel sind die in Reihe angeordneten Leuchtelemente entsprechend beschriftet, um eine Zuordnung zu einer Größe wie z.B. eine Anzeige in "dB" für eine Lautstärkeeinstellung zu ermöglichen. Das Umschalten auf einen anderen Wert erfolgt mechanisch z.B. durch Tastschalter. Zur Erhöhung bzw. zum Absenken des Wertes wird in der Regel je ein mechanischer Taster eingesetzt. Eine Änderung des Wertes durch entsprechenden Tastendruck wird durch eine Positionsveränderung in der Anzeige durch die entsprechende LED in der Reihe dargestellt.
  • Fig. 1 zeigt eine derartige aus dem Stand der Technik bekannte LED-Anzeige, wobei mit den Plus- bzw. Minus-Tasten die Position der LED und somit auch z.B. der "Lautstärkewert" verstellt werden kann. Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt in der klaren Übersicht über die eingestellte Position sowie der spontanen Bedienbarkeit. Nachteilig ist jedoch die Notwendigkeit von mechanischen Durchbrüchen in der Bedienoberfläche und die Anbringung entsprechender Tasten.
  • Aus der DE 43 36 669 C1 ist ein Tastenfeld mit unterschiedlichen Betätigungsflächen zugeordneten Lichtsensoren bekannt, die auf die Abschattung eines der Größe eines Fingers entsprechende Sensoroberfläche reagieren. Die Erfassung des Umgebungslichts stellt also die zu verarbeitende Information dar. Hierfür wird üblicherweise ein anderes Mittel als das zur Erzeugung eines Lichtsignals verwendete Mittel eingesetzt. Um einen anzuzeigenden Wert darzustellen, wird eine zusätzliche Leuchtanzeigeeinheit benötigt. Die Lichtempfänger und Lichtsender können ausschließlich gepulst bedient werden, was für die diskrete Änderung eines einzustellenden Werts von Nachteil ist (vgl. auch DE 40 07 971 A1 im Infrarotbereich).
  • Die Erfassung der Information, die zur Veränderung eines einzustellenden Wertes auf einem Bedienfeld notwendig ist, kann auch über Kontaktschalteinrichtungen gemäß DE 694 19 735 T2 oder DE 36 85 749 T2 erfolgen, welche durch die Erfassung einer Kapazität mit dem anzusprechenden Lichtanzeigeelement korrespondieren; diese Anwendung ist jedoch durch ihre Feuchtigkeitsempfindlichkeit auf bestimmte Bereiche begrenzt.
  • Die DE 39 32 508 A1 zeigt eine übliche Reflexionslichtschranke ohne diskrete Regelungsmöglichkeit. Sender und Empfangselemente müssen immer getrennt vorhanden sein. Die DE 28 24 399 A1 offenbart einen optischen Schalter mit gesonderten Sendern und Empfängem. In beiden Fällen stellen die damit gebildeten Lichtschranken nur das Mittel zum Einstellen der Anzeige und nicht das Anzeigemittel selbst dar.
  • Aus der US-A 5,327,160 ist ein Touch Fader als Fernbedienung bekannt, der nur getaktet betrieben werden kann.
  • Anordnungen von Leuchtdioden, die wechselweise gleichermaßen als Licht emittierendes wie als Licht empfangendes Element verwendet werden können und deren Leuchtsignal unmittelbar den anzuzeigenden Wert wiedergibt; die außerdem der Bewegung eines Fingers oder einem vergleichbaren Objekt folgend bedient werden können, um somit den einzustellenden Wert zu erreichen, die aber gleichermaßen auch getaktet, also spontan bedient werden können, sind aus dem Stand der Technik nicht bekannt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine günstige Anzeige- und Bedieneinheit zu schaffen und bei der Bedienung einer solchen Regel/Stelleinheit die Anzeige selbst als Bedienelement zu nutzen, wobei sowohl die diskrete Regelung einzustellender Werte als auch die getaktete Handhabung möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Schaltung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Der durch die Leuchtdioden gebildeten Anzeigeinheit sind Empfangselemente so zugeordnet, dass keine gesonderten mechanische Tasten erforderlich sind. Bei der Bedienung einer solchen Regel-/Stelleinheit wird damit die Anzeige selbst zum Bedienelement. Tasten sind ebenso wenig erforderlich wie Durchbrüche für solche Tasten. Damit wird zum einen die Fertigung einer solchen Bedieneinheit preiswerter, zum anderen kann die Regel-/Stelleinheit unter einer geschlossenen, schützenden Fläche angeordnet werden, so daß sie - leicht zu reinigen und für Schmutz unempfindlich - eine lange Lebensdauer hat und für viele Anwendungszwecke eingesetzt werden kann.
  • Vorzugsweise sind die Leuchtdioden nicht nur Anzeigeelement sondern temporär alternierend auch Sende- und Empfangselement, so dass der schaltungstechnische Aufwand weiter reduziert werden kann.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Regel/Stelleinheit nach dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    ein Blockschaltbild einer Regel/Stelleinheit nach dem Stand der Technik,
    Fig. 3
    Schaltbild zur Ansteuerung einer LED als Anzeige- und Bedienelement,
    Fig. 4
    ein zur Bedienung verwendbares reflektierendes Element über einer LED- Reihe,
    Fig. 5
    eine Anordnung zur Realisierung einer sensitiven LED-Reihe,
    Fig. 6,7
    die erfindungsgemäße Schaltung,
    Fig. 8a - 8e
    Signalverläufe beim Antippen einer LED,
    Fig. 9
    eine Schaltung zur Ansteuerung einer außenliegenden LED,
    Fig. 10
    Phasen und Amplitudenbeziehung des analogen Ausgangssignals S17 des Vergleichers 16,
    Fig. 11
    das analoge Ausgangssignal S17 über die Zeit beim Umschalten,
    Fig. 12
    eine Schaltung zur Erhöhung der Umschaltsicherheit,
    Fig. 13,14
    das analoge Ausgangssignal S17 über die Zeit am Ausgang des Buffers B in Fig. 12 mit und ohne Nullreferenzierung,
    Fig. 15
    das vom analogen Ausgangssignal S17 abgeleitete Signal V1 über die Zeit am Fensterkomparator gemäß Fig. 14 mit zugehöriger LED- Ansteuerung,
    Fig. 16
    eine Schaltung gemäß Fig. 12 mit einem Hysteresedetektor,
    Fig. 17
    eine Signalverlauf des Ausgangssignals S17 unter Einsatz des Hystere- sedetektors,
    Fig. 18a -18c
    Anordnungen für den Einsatz als Lautstärkeregler, zur Bearbeitung eines Datenstroms oder als Positionsanzeige,
    Fig. 19
    ein mechanischer Schieberegler nach dem Stand der Technik,
    Fig. 20 , 21
    erfindungsgemäße bogen- und kreisförmige Regel/Stelleinheiten,
    Fig. 22
    eine Regel/Stelleinheit in Form eines virtuellen Drehknopfs,
    Fig. 23
    eine Regel/Stelleinheit mit zwei Sendeelementen,
    Fig. 24
    ein vollständiges Blockdiagramm.
  • Im Stand der Technik besteht die Schaltzuordnung für eine Stelleinheit nach Fig. 1 gemäß Fig. 2 aus einem Zählwerk 91 dessen momentaner Zustand durch die Tastenfunktionen T1 (z.B. +Taste) und T2 (z.B. -Taste) bestimmt wird. Das Zählwerk 91 zählt bei jedem Betätigen der Tasten T1 bzw. T2 einen Wertschritt nach oben bzw. unten und gibt diese Infotmation an den Anzeigentreiber 92 weiter, der die dem eingestellten Wert entsprechende LED leuchten lässt. Parallel dazu wird der eingestellte Wert an die Steuervorrichtung bzw. den Wertregler 93 weitergeben. Mit diesem Wertregler 93 wird z.B. ein analoges Audiosignal 94/95 entsprechend dem eingestellten Wert 96 in der Amplitude geregelt. Es wird also immer mindestens ein externes Steuersignal T1 bzw. T2 zur Werteinstellung benötigt. Die LEDs 1a...n zeigen nur den eingestellten Wert an und haben keine weitere Funktion.
  • In der im Folgenden beschriebenen Erfindung wird auf mittelbare Informationsübertragung unter Zuhilfenahme der Taster T1 bzw. T2 verzichtet, so dass die Information direkt von der LED-Anzeige aufgenommen und umgesetzt wird.
  • Um dies zu erreichen, wird die Bifunktionalität der Leuchtdioden eingesetzt: Diese können Licht aussenden, wenn sie entsprechend mit einem Strom angesteuert werden oder Spannung bzw. Strom abgeben, wenn sie entsprechend beleuchtet werden. Wird nun z.B. eine übersprecharme Beschaltung gewählt, kann eine Leuchtdiode sequentiell als Sender und als Empfänger betrieben werden. Grundsätzlich ist dieselbe Funktion allerdings auch so zu realisieren, dass parallel zu den Licht ausstrahlenden Leuchtdioden alternative Empfangselemente wie z.B. Photodioden eingesetzt werden. Auch dann ist aufgrund der Baugröße die Anzeige immer noch zugleich das Bedienelement, selbst wenn die Leuchtdioden nicht die obige Doppelfunktion aufweisen.
  • Fig. 3 zeigt eine solche Beschaltung, bei der die Leuchtdioden (LED) zeitsequentiell als Sender und Empfänger arbeiten. In der Phase tx ist z.B. der Schalter Sa geschlossen und verbindet den Ausgang des Taktgenerators 100 mit der LED über den Vorwiderstand R10. Der Taktgenerator wird z.B. mit einer Frequenz von 10 kHz betrieben. In dieser Phase ist der Schalter Sb geöffnet und trennt die LED vom Verstärker 300. Der Inverter 200 dient nur zur Invertierung des Steuersignals Sts. In Phase ty kehrt sich das Schalterverhältnis um und der Schalter Sa trennt die LED vom Taktgenerator 100, während Schalter Sb sie mit dem Verstärker 300 verbindet.
  • Zur Darstellung einer Anzeige wird in der Regel wenigstens ein Element einer LED-Reihe leuchten, während alle anderen ausgeschaltet sind. Selbstverständlich gibt es aber auch Ausbildungen, bei denen alle Anzeigenelemente bis zum eingestellten Wert eingeschaltet sind, also ein Leuchtband bilden. Strahlt das leuchtende Element der LED-Reihe sein Licht nicht durch kontinuierliche Ansteuerung als Gleichlicht ab, sondern wird z.B. mit einem 10 kHz Rechtecksignal gepulst, erscheint es dem menschlichen Auge trotzdem als ein kontinuierlich leuchtendes Element. Gleichzeitig kann es jedoch als Sendeelement einer Sensorvorrichtung eingesetzt werden. Benachbarte LEDs, die entsprechend als Empfänger beschaltet sind, können nämlich das Signal der gepulst angesteuerten LED empfangen, wenn ein reflektierendes Element, z.B. ein Finger 2, sich oberhalb der LED befindet, die das gepulste Licht aussendet.
  • Bei einer Positionierung des reflektierenden Elements mittig über der sendenden LED 1 c gemäß Fig. 4 wird das ausgesandte Licht gleichmäßig auf die benachbarten LEDs 1b und 1d zurückgestrahlt. Dabei kann sich auch eine für die jeweilige, von der LED ausgesandte Strahlung transluzente Scheibe 37 zwischen den LEDs und dem reflektierenden Element, z.B. einem Finger 2, befinden. Als Strahlung kommen insbesondere alle Lichtstrahlungen im sichtbaren, aber auch im für das menschliche Auge unsichtbaren Bereich in Betracht. Bei symmetrischer Rückstrahlung stellt sich auch an den Ausgängen der Verstärker 5 und 6 eine gleich große Amplitude in den Ausgangssignalen 7,8 ein.
  • Fig. 5 zeigt eine Anordnung zur Realisierung der sensitiven LED-Reihe. Die Leuchtdioden 1a...1n können sowohl im Sende- wie auch im Empfangsbereich genutzt werden. Für den Sendebetrieb der Leuchtdioden 1a...1n sind zuschaltbare Treiberstufen 3a...3n, für den Empfangsbereich zuschaltbare Verstärker 2a...2n vorgesehen. Die Signalverteilungsstufen 44 und 45 werden durch die Stellung des Positionszählers 23 entsprechend positioniert. Die Richtungs-Entscheidungs-Einheit 47 stellt die Bewegungsrichtung des reflektierenden Elements fest und entscheidet, wann ein bestimmter Wert der Positionsabweichung statt gefunden hat. War dies der Fall, wird Positionszähler 23 entsprechend angesteuert und zählt einen Positionswert nach oben oder unten. Gleichzeitig kann die Richtungs-Entscheidungs-Einheit 47 feststellen, ob das leuchtende Element "angetippt" wurde, um erst dann auf Bewegung z.B. des Fingers 2 zu reagieren, oder ob es sich um ein versehentliches Berühren der sensoraktiven Oberfläche gehandelt hat und somit keine Reaktion der LED-Anzeige erfolgen soll.
  • Der Positionszähler 23 steuert über eine Steuereinheit 24 (Fig. 7) sowohl die Ansteuerung der Sendeelemente als auch den Empfangsmodus. Dabei wird jeweils eine einzige LED als Sender angesteuert, während zumindest die ihr benachbarten LEDs - zB. die nächste oder übemächste LED - als Empfänger beschaltet sind. Selbstverständlich können aber auch zwei LEDs gleichzeitig senden und die zwischen den beiden leuchtenden LEDs angeordnete LED als Empfänger beschaltet werden. Grundsätzlich können auch gesonderte Empfangselemente auf Lücke oder versetzt zu den LEDs z.B. in einer zu den LEDs parallelen Reihe angeordnet werden. Am Positionszähler 23 wird ferner das Steuersignal Sts zur Beeinflussung einer beliebigen Regel-/Stelleinheit 30 abgegriffen.
  • Fig. 6 zeigt eine Schaltung zur Richtungsdetektion, Antipperkennung sowie Erfassung der horizontalen Bewegung des reflektierenden Elements im Verhältnis zur leuchtenden LED, hier LED 1c. LED 1c wird hier vom Taktgenerator 100 angesteuert und sendet Licht aus, das am Finger 2 reflektiert wird. Die benachbarten LEDs 1b, 1d empfangen einen durch den Finger 2 hervorgerufen Reflexionsanteil. DCC 3, 4 bilden eine Arbeitspunkteinstellung für die LEDs als Empfänger. Mit Hilfe dieser DCC (DC-Compensation) wird verhindert, das auch bei starkem Fremdlicht die LEDs in die Sättigung gelangen. Der Aufbau einer derartigen Arbeitspunkteinstellung ist z. B. aus der DE-C 44 31 117 bekannt.
  • Die Umschalter der LED-Ansteuerung sind der Einfachheit halber nicht eingezeichnet. Zwei gleichartige Verstärker 5 und 6 verstärken die geringen Ausgangssignale der dem Sender benachbarten LEDs 1b und 1d auf einen leicht weiterzuverarbeitenden Wert. Bevor beide Ausgangssignale 7 und 8 in der Additionsstufe 10 zusammengeführt werden, invertiert die Invertierungsschaltung 9 eines der beiden Signale.
  • Bei Abwesenheit eines reflektierenden Elements, wie eines Fingers 2, oder bei Anwesenheit, jedoch bei symmetrischer Reflexion des Sendesignals zurück in LEDs 1b, 1 d entsteht kein Signal am Ausgang der Additionsstufe 10, bzw. heben sich aufgrund der Invertierungsschaltung 9 zwei etwa vorhandene, aber gleich große Signalanteile auf, so dass wiederum am Ausgang der Additionsstufe 10 kein Signal ansteht. Bei Anwesenheit eines reflektierenden Elements und gleichzeitiger Asymmetrie zur sendenden LED 1 c, z.B. wenn der Finger 2 leicht nach rechts verschoben ist, bildet sich an der LED 1d auf Grund verstärkter Reflexion ein im Verhältnis zur LED 1b größeres Signal aus. Dies führt am Ausgang der Additionsstufe 10 zu einem Signal mit einer taktsynchronen Modulation mit entsprechendem Vorzeichen der Phase im Verhältnis zum Signal des Taktgenerators 100. Die Größe des Signals wird bestimmt von der horizontalen Position des Fingers 2 im Verhältnis zur sendenden LED 1 c.
  • Zur weiteren Auswertung wird das Ausgangssignal der Additionsstufe 10 einem Synchrondemodulator 11 zugeführt. Das Steuersignal für den Synchrondemodulator wird vom Taktgenerator 100 abgenommen. Es entspricht im wesentlichen dem Sendesignal, berücksichtigt aber die in den Verstärkern 5 und 6 entstehende Phasenverschiebungen. Der Synchrondemodulator 11 zerlegt das Ausgangssignal der Additionsstufe 10 wieder in zwei, jeweils der LED 1b und 1d zugeordneten Einzelsignale 12, 13. Für eine eindeutige Entscheidung über die Bewegungsrichtung bzw. die Lage des Fingers 2 zum Sendeelement 1c werden die beiden Einzelsignale 12 und 13 miteinander im Komparator 14 verglichen. Das digitale Ausgangssignal S15 des Komparators 14 gibt eine eindeutige Aussage über die Position des reflektierenden Elements, im Verhältnis zum Sendeelement 1c, also ob sich der Finger 2 rechts oder links vom Mittelpunkt der LED 1 c befindet.
  • Zur Entscheidung, ab welcher Positionsveränderung ein Weiterschalten der leuchtenden LED analog zur Bewegung des Fingers 2 erfolgen soll, werden die Ausgangssignale 12 und 13 des Synchrondemodulators 11 in einem entsprechend analog arbeitenden Vergleicher 16 verglichen, z.B. mit einem Operationsverstärker. Das analoge Ausgangssignal S17 entspricht der horizontalen Abweichung des Fingers vom Mittelpunkt der sendenden LED 1c. Aus diesem Ausgangssignal wird in der weiteren Signalverarbeitung das Schaltsignal für den Positionszähler 23 (Fig. 7) gewonnen. Das digitale Ausgangssignal S15 dient dazu, dem Positionszähler 23 die entsprechende Zählrichtung vorzugeben. Eine Zählrichtung zu höheren Werten kann im Ausführungsbeispiel den Sendetreiber von der LED 1c zur LED 1d weiterschalten bei gleichzeitiger Umschaltung der Verstärker 5 und 6 von LED 1b und 1d hin zu 1c und 1e.
  • Zur Verhinderung einer unbeabsichtigten Verstellung durch versehentliches Berühren kann ein vorheriges "Antippen" des leuchtenden Elements zur weiteren Aktivierung der Verstellungsmöglichkeit vorgesehen werden. Dazu muss eine Information aus der vertikalen Bewegung des Fingers 2 auf das leuchtende Element zu bzw. von diesem weg gewonnen werden. Diese Information läßt sich der Additionsstufe 18 entnehmen, in der beide Signale der empfangenden LEDs addiert werden. Ein Synchrondemodulator 19 wertet das addierte Signal entsprechend aus und über die Bufferstufen 20 steht es als analoges Abstandssignal S21 zur Verfügung.
  • Fig. 7 zeigt die Auswertung der Signale S21, S15 und S17. Ein Fensterkomparator 22 liefert ein Ausgangssignal S22, wenn das Ausgangssignal S17, dass ja einen analogen Wert für die horizontale Position des Fingers im Verhältnis zur sendenden LED darstellt, einen im Fensterkomparator 22 vorgegebenen Wert über- bzw. unterschreitet. Dieser Wert wird erreicht, wenn das reflektive Element, also der Finger 2, eine Strecke seitlich vom Mittelpunkt des sendenden Elements (LED 1 c) hin zum benachbarten empfangenden Element (LED 1b oder 1d) bewegt wird, auch wenn die Strecke kleiner ist als die halbe Entfernung zwischen zwei benachbarten Elementen. Das Ausgangssignal S22 des Fensterkomparators 22 wird als Clock-Signal dem Positionszähler 23 zugeführt.
  • Die Entscheidung, ob der Positionszähler 23 nach oben oder unten zählen soll, was einer "Verlagerung" der leuchtenden LED nach links oder rechts entspricht, wird dem Ausgangssignal S15 des Komparators 14 entnommen. Das Ausgangssignal S23 des Positionszählers 23 wird der Steuereinheit 24 zugeführt. Mit ihr wird die dem Zahlenwert des Ausgangssignals S23 entsprechende Position der sendenden LED und ihrer wenigstens zwei mittelbar oder unmittelbar benachbarten Empfangs-LEDs oder Empfangselemente bestimmt.
  • Grundsätzlich soll die leuchtende LED ihre Position nicht schon verändern, wenn nur zufällig mit der Hand über die LED gewischt wird. Vielmehr soll zunächst manuell die Positionssensibilität aktiviert werden, bevor die leuchtende LED mit dem sich bewegenden Finger "mitläuft". Dazu werden die Ausgangssignale 7,8 in der Additionsstufe 18 zusammengefasst, synchron demoduliert und das so gewonnene Abstandssignal S21 in einer entsprechenden Auswerteschaltung 25 so aufbereitet, dass z.B. eine Positionsverschiebung erst nach einem ein- oder zweimaligen "Antippen" der leuchtenden LED freigegeben wird. Die Vorrichtung zur Antipp-Erkennung erkennt vorzugsweise ein Bewegungsmuster als Antippen, das die Annäherung eines Objekts, das abrupte Abbremsen des Objekts an einer angetippten Fläche sowie ein Verweilen auf der Fläche für eine vorgegebene Zeit t28 umfasst.
  • Dazu wird das Abstandssignal S21 im Ausführungsbeispiel durch das Hochpaßfilter 26 geführt, dass nur die höherfrequenten Spektralanteile des Abstandssignals S21 durchläßt. Diese Signalanteile entstehen nur dann, wenn eine schnelle Veränderung im Abstandssignal S21 gemäß Fig. 8a vorliegt. Das abrupte Abbremsen des Fingers auf einer translucenten Oberfläche oberhalb der LED-Reihe kann daher zu einem Ausgangssignal S26 führen, einem aus dem Abstandssignal S21 differenzierten Signal. Überschreitet dieses Ausgangssignal S26 gemäß Fig. 8b einen vorbestimmten Wert Ref, liefert der Komparator 27 ein digitales Ausgangssignal S27 (Fig. 8c) an einen ersten Timer 28 mit einer Timerzeit t28 von einigen hundert Millisekunden bis Sekunden (Fig. 8d). Nach Ablauf dieser kurzen Zeit wird Timer 29 gemäß Fig. 8e gestartet. Seine Laufzeit beträgt einige Sekunden. Das Ausgangssignal S29 gibt den Positionszähler 23 frei. Eine Veränderung des Zählerstandes retriggert (rt) dann den Timer 29. Wird die Position der leuchtenden LED innerhalb der Laufzeit t29 des Timer 29 nicht verändert, läuft die Zeit t29 ab und der Positionszähler 23 wird wieder gesperrt. Durch diese Schaltungsanordnung wird verhindert, dass durch eine unbeabsichtigte Bewegung die Stellung der leuchtenden LED in der LED-Reihe verändert wird. Erst nach einem "Antippen" kann durch erneutes Berühren der leuchtenden LED und Verschiebung des Fingers die Position der leuchtenden LED verschoben werden.
  • An dieser Stelle können alle erdenklichen Schaltungsanordnungen eingeführt werden, also auch Zähleranordnungen, die auch erst nach mehrmaligen Antippen der leuchtenden LED den Positionszähler 23 freigeben. Aus WO 01/54277 A1 ist eine - hier z.B. bevorzugt verwendbare - Anordnung bekannt, bei der eine Funktion erst geschaltet wird, wenn ein Finger die transluzente Oberfläche über einer LED schnell berührt (antippt) und mindestens eine bestimmte Zeit, z.B. 200 ms relativ unbewegt liegen bleibt.
  • Das digitale Ausgangssignal S23 des Positionszählers 23 steuert im weiteren die Steuereinheit 24. In ihr werden das Sendeansteuersignal entsprechend auf die LEDs sowie die beiden Verstärkereingänge der Verstärker 5,6 (Fig. 6) auf die den Sendedioden benachbarten LEDs verteilt. Weiterhin kann das Ausgangssignal S23 des Positionszählers 23 (Fig. 7) zur Steuerung einer beliebigen Wertsteuerung einer Regel/Stelleinheit 30 herangezogen werden, z.B. für eine Lautstärkeregulierung.
  • Wird die leuchtende LED in eine der beiden Endpositionen "verschoben", können allerdings nicht mehr die wenigstens zwei benachbarten LEDs als Empfänger dienen, sondern nur noch eine. Treten dabei parasitäre Reflexionen, z.B. an der translucenten Oberfläche auf, so bekommt die einzelne Empfangs-LED, z.B. LED 1a ein Signal ähnlich des eines "verschobenen" Fingers. Im Extremfall würde dieses ungewünschte Signal dazu führen, dass die Ansteuerung von LED 1 a immer wieder zurück auf LED 1 b springt.
  • Um dies zu verhindern, wird bei Ansteuerung von LED 1a dem Verstärker 6 (Fig. 6) ein simuliertes "Lichtsignal" geboten. Fig. 9 zeigt dazu die entsprechende Umschaltung. Schalter S1, S2 und S3 werden über die Steuereinheit 24 vom Steuersignal S23 des Positionszählers 23 (Fig. 7) angesteuert. Schalter S1 legt den Ausgang des Taktgenerators 100 an die entsprechende LED. Im Ausführungsbeispiel in Fig. 9 an die LED 1 a, also ganz links außen. Schalter S3 legt den Verstärkereingang vom Verstärker 5 an die rechts benachbarte LED 1b. Schalter S2 legt den Verstärkereingang vom Verstärker 6 an einen Spannungsteiler R1/R2, der am Ausgang des Taktgenerators 100 angeschlossen ist. Das Teilerverhältnis des Spannungsteilers R1/R2 ist so zu bemessen, dass die Größe des heruntergeteilten Sendetaktsignales S100 geringfügig größer ist als das durch parasitäre Reflexion an der translucenten Oberfläche entstandene Empfangssignal von LED 1 b.
  • Dadurch wird gewährleistet, dass bei Bewegung des Fingers über die LED-Reihe, z.B. von der Mitte her nach links über LED 1a hinweg, diese als letzte LED in der Reihe leuchtet. Wird dagegen der Finger von der Seite her über die leuchtende LED 1a hinweg zur Mitte der LED-Reihe bewegt, so wird in der Position des Fingers 2 zwischen LED 1a und LED 1 b die Reflexion der sendenden LED 1a am Finger in der LED 1b ein größeres Signal hervorrufen als es vom Spannungsteiler R1/R2 geliefert wurde. Die Phasenlage des Signals S10 (Fig. 6) kehrt sich somit um und die Ansteuerung von LED 1a geht auf LED 1b über, bzw. folgt dem Finger 2.
  • Mit der bisher beschriebenen Anordnung zur Steuerung der LED-Reihe kann verständlicherweise das Licht nur in jeweils eine Richtung mit dem Finger verschoben werden. Grund dafür ist die Tatsache, dass ab einer, durch die festgelegten Schwellwerte im Fensterkomparator 22 (Fig. 7) bestimmten Entfernung des Fingers vom Mittelpunkt der aktuell leuchtenden LED das Licht vor den bewegten Finger 2 umspringt. Wird durch kontinuierliche Fingerbewegung die jetzt leuchtende LED wieder überstrichen, schaltet das Licht vor den Finger zur nächsten LED usw. Stoppt jedoch nach einem Umspringen der Finger 2 und wird zurückbewegt, verbleibt die zuletzt leuchtende LED in ihrer letzten Position. Zur Umkehr der Bewegungsrichtung muss der Finger jetzt, in Bewegungsrichtung gesehen, vor die leuchtende LED gesetzt werden. Mit nun inverser Bewegungsrichtung muß sie überstrichen werden. Jetzt folgt die Anzeige wieder der Fingerposition.
  • Da dies aber im allgemeinen Gebrauch unpraktisch ist, wird zwischen dem Vergleicher 16 (Fig. 6) und dem Fensterkomparator 22 (Fig. 7) eine Schaltung eingefügt, die dafür sorgt, dass der Lichtpunkt immer direkt der Fingerbewegung folgt. Diese Schaltungsanordnung nutzt den Effekt, dass beim Umschalten von einer LED zur nächsten LED sich die Polarität des Zähler-Steuersignals (Ausgangssignal S15) und der analogen Ausgangsspannung des Vergleichers 16 (Ausgangssignal S17) umkehrt. Dies ist einfach zu erklären, wenn man bedenkt das die Umschaltung erfolgt, wenn sich der Finger z.B. nach rechts von der leuchtenden LED wegbewegt und die rechts von dieser LED befindliche LED eine erhöhte Reflexion wahrnimmt. Überschreitet dieser Wert eine vorbestimmte Größe, dann liefert der Fensterkomparator 22 ein entsprechendes Signal und der Positionszähler 23 (Fig. 7) zählt einen Wert "hoch" in diesem Fall also nach "rechts". Die ursprünglich leuchtende LED "springt" von der gegenüber dem Finger 2 linken Position zur Position rechts vom Finger. Die ursprünglich als Licht aussendendes Element beschaltete LED vertauscht ihre Funktion und wird zum Lichtempfänger, der sich aber nun links vom sendenden Element befindet. Da sich der Finger 2 aber noch in annähernd gleicher Position befindet, bekommt nun die links vom sendenden Element befindliche LED eine gegenüber der rechts vom sendenden Element befindlichen LED erhöhte Reflexion. Dies bedeutet aber am Ausgang der Addierstufe 10 (Fig. 6) eine Umkehrung der Phase und somit auch eine Umkehrung der Polarität des digitalen Ausgangssignals S15 und auch des analogen Ausgangssignals S17.
  • Fig. 10 beschreibt die Phasen und Amplitudenbeziehung des analogen Ausgangssignals S17 (Fig. 6) des Vergleichers 16 in einem solchen Fall. Position 51 bzw. LED 1a...1n zeigt die mechanische Anordnung der LEDs, 52 die zugehörige Signalwerte des analogen Ausgangssignals S17 des Vergleichers 16. 53 entspricht im dargestellten Fall einem Signal, wenn LED 1c leuchtet. Wird bei einer Fingerbewegung nach rechts mit dem Ausgangssignal S 17 des Vergleichers 16 der vorgegebene untere Schwellwert US unterschritten, zählt der Positionszähler 23 um einen Zähler hoch (54 in Fig. 10). Die Zählerstellung bestimmt, welche LED getaktet angesteuert wird (55 Fig. 10). Die fett durchgezogene Linie 56 zeigt den Verlauf des Ausgangssignal S17 des Vergleichers 16, wenn ein Finger 2 von links nach rechts über die LED-Reihe bewegt wird.
  • Im Fall des Umschaltens wird der Schwellwert OS des Fensterkomparators 22 wieder - in anderer Polarität - überschritten und dadurch der Positionszähler 23 wieder zurückzählen. Eine ständige Umschaltung der LED-Positionen symmetrisch zum Finger 2 wäre die Folge. Die leuchtenden LEDs folgen dem Finger 2 in der Weise, das bei Position des Fingers mittig auf einer LED nur diese leuchtet, während bei Positionierung des Fingers zwischen zwei LEDs beide in schnellem Wechsel leuchten.
  • Aus Toleranzgründen kann jedoch nach einem ersten Überschreiten des Schwellwertes US ein Umschalten erfolgen, worauf wiederum der Schwellwert OS überschritten wird und ein zweites Umschalten zurück zur Ursprungsposition erfolgt, jedoch der Schwellwert US dieses Mal nicht unterschritten wird, so dass ein weiteres Umschalten nicht unbedingt gewährleistet ist. Bei Bewegung des Fingers über die LED-Reihe kann dadurch die Anzeige "stehenbleiben".
  • Fig. 11 zeigt das analoge Ausgangssignal S17 (Fig. 6) des Vergleichers 16 der Positionserkennung. Im Abschnitt 61 bewegt sich der Finger 2 von der Mitte der sendenden LED z.B. nach rechts, das analoge Ausgangssignal S17 des Vergleiches 16 steigt entsprechend an. Trifft es auf den oberen Schwellwert OS, wird die LED-Ansteuerung zur nächsten, rechts liegenden LED weitergeschaltet. Dadurch kehrt sich das Vorzeichen des Ausgangssignals um (62) und das Signal erreicht den unteren Schwellwert US. Die LED-Ansteuerung schaltet zurück zur vorherigen LED. Selbstverständlich schalten auch die als Empfänger beschalteten LEDs entsprechend um.
  • Stellen sich unerwünschte Toleranzen ein, z.B. durch einen Kratzer auf der translucenten Oberfläche, kann die Situation eintreten, dass die LED zwar "umspringt", weil der obere Schwellwert OS einwandfrei erreicht wurde (63, Fig. 11), danach jedoch der untere Schwellwert US nach Wechsel des Vorzeichens nicht mehr unterschritten wird (64, Fig. 11). Kehrt der Bediener in dieser Situation die Richtung der Fingerbewegung um, weil z.B. der Bediener von diesem eingestellten Wert wieder zurück will, erfolgt keine Reaktion der Anzeige, sie verbleibt trotz Bewegung des Fingers in ihrer Position. Diese Fehlfunktion kann auf einfache Weise dadurch verhindert werden, dass nach jedem Wechsel der LED das Ausgangssignal S17 in seiner vollen Größe von Null aus genutzt wird. Bisher hatte es den Spannungsbereich vom oberen Schwellwert OS, durch Null hindurch zum unteren Schwellwert US zu durchlaufen. Bei einem zweiten Schaltvorgang zurück zur Ausgangsstellung bestand ein Unsicherheitsfaktor beim erneuten Erreichen des unteren Schwellwertes US. Wird jedoch das momentane Ausgangssignal S17 des Vergleichers 16 im Umschaltmoment auf "0" referenziert, beginnt das Δ des Signals bei Null und überschreitet somit den jeweiligen Schwellwert mit doppelter Amplitude, was eine unbedingte Schaltsicherheit gewährleistet.
  • In Fig. 12 bildet ein aus R3 und C3 ausgeführter Tiefpaß eine Verzögerung für das Signal S17 des Vergleichers 16. Kondensator C2 bildet zusammen mit Schalter S4 eine Referenziereinheit. Buffer B dient nur zur elektrischen Trennung der Referenziereinheit C2/S4 vom Tiefpaß R3/C3. D1 stellt eine Differenziervorrichtung für ein Zählsignal des Positionszählers 23 dar. Bei jeder Veränderung des Zahlenwertes S23 des Positionszählers 23 wird über Signalleitung SD1 ein kurzer Impuls an Schalter S4 gelegt und bei geschlossenem Schalter S4 der Kondensator C2 auf Null entladen. Das Ausgangssignal S17 des Vergleichers 16 hat auf Grund der verzögernden Tiefpaßwirkung des Tiefpaß R3/C3 am Ausgang des Buffers B während der Schaltzeit von Schalter S4 nur eine unwesentliche Änderung erfahren, so dass nahezu das gesamte Δ des Ausgangssignals S17 am Eingang des Fensterkomparators 22 zur Geltung kommen kann. Selbstverständlich ist Null nur ein Beispiel für einen vorgegebenen oder vorgebbaren Wert. Eine Referenzierung kann auch auf einen anderen bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren Wert erfolgen, so dass nach dem Umschalten mit einem Teil des Ausgangssignals S17 der nächste Schwellwert US oder OS erreicht wird.
  • Mit der Schaltung nach Fig. 12 wird gewährleistet, dass jede Fingerbewegung einwandfrei erfaßt wird und die leuchtende LED immer der Fingerbewegung folgt. Dabei leuchtet nur eine LED, wenn der Finger sich mittig auf ihr, und zwei benachbarte LEDs, wenn er sich zwischen ihnen befindet. Im letzten Fall wechselt die Stellung der leuchtenden LED wechselseitig mit einer durch den Tiefpaß R3/C3 bestimmten Frequenz. Bei entsprechender Bemessung kann sie höher liegen als mit dem Auge wahrnehmbar, so dass ein kontinuierliches Leuchten wahrgenommen wird. Analog zur Fingerstellung zwischen den beiden LEDs stellt sich eine entsprechende Intensitätsverteilung der Leuchtstärke ein. Im Ausführungsbeispiel hat R3 10 kΩ, R4 1 MΩ, R5 10kΩ, R6 1kΩ und R7 10kΩ. C2 hat einen Wert von 0,1 µF und C3 einen Wert von 10 nF.
  • Fig. 13 zeigt das analoge Ausgangssignal S17 am Ausgang des Buffers B (Fig. 12), wenn ein Finger über die LED-Reihe bewegt wird, ohne dass Schalter S4 betätigt wird. Fig. 14 zeigt das gleiche analoge Ausgangssignal S17 jedoch am Eingang des Fensterkomparators 22, wenn der Schalter S4 bei jedem Positionswechsel das Signal S17 auf Null referenziert (71 in Fig. 14). Die gestrichelten Linien 72, 73 entsprechen dem Signal, wenn kein weiteres Umschalten erfolgen würde. Es ist deutlich zu sehen, dass das Ausgangssignal S17 nach Referenzierung 71 den Schwellwert OS bzw. US sicher überschreiten würde und somit zu einem einwandfreien Schaltvorgang führt. Die steile Flanke entsteht bei der Referenzierung 71, wenn Schalter S4 kurzzeitig während des Positionsschaltvorganges den Kondensator auf "0" entlädt. Damit die Eingangsspannung des Fensterkomparators 22 nicht aufgrund des geöffneten Schalters S4 "wegdriftet", ist parallel zum Schalter S4 ein hochohmiger Widerstand R4 geschaltet. Die Gleichwertentkoppelung über Kondensator C2 und Widerstand R4 verhindert zusätzlich auch den Einfluß von Störgrößen, z.B. einer Asymmetrie am Ausgang des Vergleichers 16 aufgrund von Kratzern auf der translucenten Oberfläche. Die durch die Störgröße auftretende Signalabweichung von Null bei entferntem Finger wird nach dem Kondensator C2 automatisch zu Null referenziert.
  • Oft sollte jedoch bei einer Fingerstellung zwischen 2 benachbarten LEDs zur leichteren Auswahl nur eine der beiden LEDs leuchten. Und zwar diejenige, die dem steuernden Finger am nächsten ist. In dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel leuchten beide LEDs abwechselnd, ausführungsgemäß auch so schnell, dass es für das Auge wie ein kontinuierliches Leuchten erscheint. Fig. 15 zeigt das vom Ausgangssignal S17 abgeleitete Signal V1 am Eingang des Fensterkomparator 22 in Fig. 12, wenn sich der Finger 2 zwischen zwei LEDs befindet. AP zeigt die Aktivierungsphasen der beiden LEDs n und n+1.
  • Damit in dieser Situation eine Entscheidung für eine der beiden LEDs getroffen werden kann, wird mit einem Hysteresedetektor 84 (Fig. 16) als Entscheidungshilfsmittel ein Steuersignal S84 für die beiden Schwellwerte OS und US erzeugt. Der Hysteresedetektor 84 überwacht den Zählwert des Positionszähler 23 (Fig. 7) auf periodische Zählvorgänge mit maximalen Zählschritten +/- 1. Erscheint eine solche Schaltfolge im Zählwert S23 für eine Periodenzahl (z.B. größer 5) in einer vorbestimmten Zeit, öffnet der Hysteresedetektor 84 den Schalter S5. Dies ist immer dann der Fall, wenn sich ein Finger zwischen zwei benachbarten LEDs befindet. Öffnet Schalter S5, lädt sich der Kondensator C5 vom durch den Spannungsteiler R5, R6, R7 vorgegebenen Schwellwert auf, also zu einem höheren Potential hin. Dabei steigt der obere Schwellwert an, während der untere absinkt.
  • Die Steuereinrichtung 24 schaltet also zwischen benachbarten Leuchtdioden hin- und her, wenn der Finger 2 unverändert zwischen benachbarten Leuchtdioden stehen bleibt, und erhöht die Empfindlichkeit für die Positionserfassung, bis ein vorgegebener Wert überschritten ist. Damit wird bei mehrmaligem Hin- und Herschalten ein Entscheidungshilfsmittel aktiviert, das solange das Empfangselement immer unempfindlicher schaltet, bis die dem Objekt näher liegende Leuchtdiode eindeutig bestimmbar ist. Anschließend geht das Entscheidungshilfsmittel wieder in den für die Erfassung einer weiteren Bewegung des Fingers 2 empfindlichen Zustand über.
  • Fig. 17 zeigt die Veränderung des Schwellwertes OS und US. Im Zeitraum t1 hat der Hysteresedetektor 84 mindestens fünf Schaltvorgänge zwischen zwei benachbarten LEDs erkannt und das Steuersignal S84 auf "low" gesetzt, so dass der Schalter S5 geöffnet wurde. Dieser Zustand dauert so lange an, bis das Signal V1 nicht mehr die Schwellwerte überschreitet (81 Fig. 17) und nur noch eine LED leuchtet. Dies wird vom Hysteresedetektor 84 registriert und er schließt Schalter S5 wieder. Die Zeitkonstante des Kondensators C3 und des Widerstands R5 ist so zu bemessen, dass sie größer ist als die Zeitkonstante von C2 und R4, um eine einwandfreie Referenzierung des Signals V1 zu gewährleisten. Jetzt hat die Schaltungsanordnung wieder ihre ursprüngliche Empfindlichkeit für die Detektion der Fingerbewegung erreicht. Die Umschaltung der Schwellwerte OS und US kann so schnell erfolgen, dass ein gleichzeitiges Leuchten von zwei LEDs nur so kurz während der Fingerbewegung auftritt, dass es mit dem Auge nicht wahrgenommen wird.
  • Für einen besseren Komfort kann zusätzlich noch eine - hier nicht näher bezeichnete - Schaltung eingefügt werden, die bei einer versehentlichen Verschiebung des Fingers 2 beim Entfernen zu keiner Positionsverschiebung der LEDs und somit des gewünschten Regelwertes führt. Dazu wird das Abstandssignal S21 ausgewertet. Zeigt dies eine Entfernung des Fingers bei gleichzeitiger Positionsänderung an, so wird diese Positionsänderung entsprechend ignoriert, z.B. durch Sperren des Positionszählers 23. Vorzugsweise kann auch ein Wert der Abweichung vom letzten Signal von z.B. 10 % vorgegeben werden. Wird dieser Wert beim Entfernen des Objekts überschritten, wählt die Steuereinrichtung 24 die Leuchtdiode aus, an der das Objekt zuletzt länger als eine vorgegebene Verweilzeit, z.B. t28 verweilt hat.
  • Trotz der scheinbar umfangreichen Signalauswertung ist eine Berührungs-sensitive LED-Reihe als IC (Integrated Circuit) mit externen LEDs durchaus einfach zu realisieren. Eine derartige Anordnung kann z.B. direkt als "Lautstärkeregler" eingesetzt werden, einen digitalen Datenstrom bearbeiten oder auch nur die "Position" ausgeben (Fig. 18a,b,c). Es können auch Maßnahmen getroffen werden, damit nach dem Abschalten der Versorgungsspannung der aktuelle Zählerstand des Positionszählers 23 bis zum nächsten Aktivieren erhalten bleibt. Im Gegensatz zu mechanischen Schiebereglern (Fig. 19), die in der Regel einen geraden Schiebebereich von einem Punkt A zu einem Punkt B aufweisen, kann die Berührungs-sensitive LED-Reihe in jeglicher gewünschten Darstellungsform realisiert werden z.B. bogenförmig oder rund (Fig. 20/Fig.21). Zur Verlängerung des Arbeitsweges können LED-Reihen auch kaskadiert werden. Verbindet man entsprechend die Funktion einer letzten LED in einer Reihe funktionell mit einer ersten LED der selben Reihe, kann auf einfache Weise ein virtueller Drehknopf erzeugt werden (Fig. 22).
  • In der Regel wird die Regel/Stelleinheit 30 nur eine Anzeige, d.h. nur ein leuchtendes Element aufweisen. Selbstverständlich kann jedoch das Prinzip - 1 Sender, 2 Empfänger um den Sender in geringem oder großem, gleichmäßigem oder ungleichmäßigem Abstand gruppiert - auch umgedreht werden. Dann senden zwei Sender wechselseitig, ein mittig zwischen den beiden Sendern angeordneter Empfänger wertet das reflektierte Signal aus. Eine solche Schaltungsanordnung, jedoch ohne die für die Berührungs-sensitive LED-Reihe nötige Positionsveränderung ist in der älteren DE-A 101 33 823 beschrieben. Durch eine automatische Ausregelung des Empfangssignals zu Null werden in oben genannter Schaltungsanordnung möglicherweise störende Fremdlichteinflüsse vollständig vermieden.
  • Bei einer Anordnung mit zwei Sendeelementen wird der Finger auf die "Lücke" zwischen den beiden Sendeelementen positioniert und dann durch Bewegung des Fingers in die gewünschte Position verschoben. Selbstverständlich kann auch hier ein "Antippen" der "Lücke" zuerst eine weitere Möglichkeit des Verschiebens aktivieren (Fig. 24).
  • Fig. 25 zeigt ein vollständiges Blockdiagramm der "Berührungssensitiven LED-Reihe".
  • Unter Umständen kann es auch erwünscht sein, eine gewählte Einstellung der Regel/Stelleinheit schnell zu ändern. Bisher war meist von einem Antippen der leuchtenden LED oder der Lücke die Rede. Es ist allerdings auch möglich die gesamte LED-Reihe nach erfolgter Einstellung, also wenn z.B. erkannt wurde, dass sich das betätigende Objekt entfernt hat, in regelmäßigen Intervallen z.B. mit einer für das menschliche Auge nicht sichtbaren Frequenz anzusteuern, um zu überprüfen, ob und wo sich ein Objekt nähert oder wo angetippt wird, und dort z. B. nach dem Antippen die LED als Anzeige zu übernehmen und auch die Regel/Stelleinheit entsprechend anzusteuern.
    • Bezugszeichenliste
    • 1a ... 1n
    Leuchtdioden (LED)
    2
    Finger
    2a ... 2n
    Verstärker
    3a ... 3n
    Treiber
    3,4
    DC-Kompensation
    5,6
    Verstärker
    7,8
    Ausgangssignale
    9
    Invertierungsschaltung
    10
    Additionsstufe
    S10
    Signal
    11
    Synchrondemodulator
    12,13
    Einzelsignale
    14
    Komparator
    S15
    digitales Ausgangssignal
    16
    Vergleicher
    S17
    analoges Ausgangssignal
    18
    Additionsstufe
    19
    Synchrondemodulator
    20
    Bufferstufe
    S21
    Abstandssignal
    22
    Fensterkomparator
    S22
    Ausgangssignal
    23
    Positionszähler
    S23
    Zählwert
    24
    Steuereinheit
    25
    Auswerteschaltung
    26
    Hochpaßfilter
    S26, S27
    Ausgangssignal
    27
    Komparator
    28,29
    Timer
    30
    Regel/Stelleinheit
    37
    Scheibe
    44,45
    Signalverteilungsstufen
    47
    Richtungsentscheidungs- einheit
    51
    Position der LED (Fig. 10)
    52
    Signalwert S17
    53
    Signal von LED 1 c
    54
    Zähler
    55
    Zählerstellung
    56
    Linie in Fig. 10
    61
    Abschnitt in Fig. 11
    62,63
    Positionen in Fig. 11
    71
    Referenzierung
    72,73
    Linien
    81
    Abschnitt in Fig. 17
    84
    Hysteresedetektor
    S84
    Steuersignal
    91
    Zählwerk
    92
    Anzeigentreiber
    93
    Steuervorrichtung
    94,95
    analoges Audiosignal
    100
    Taktgenerator
    S100
    Sendesignal an LED
    200
    Inverter
    300
    Verstärker (Fig. 3)
    AP
    Aktivierungsphase
    B
    Buffer
    C2, C3
    Kondensator
    D1
    Differenziervorrichtung
    LED
    Leuchtdiode
    R1/R2
    Spannungsteiler
    R3/C3
    Tiefpass
    R4
    Widerstand
    R5, R6, R7
    Spannungsteiler
    R10
    Vorwiderstand (Fig. 3)
    rt
    retriggern von 29 in Fig. 7
    S1,S2,S3,S4,S5
    Schalter
    Sa,Sb
    Schalter
    Sts
    Steuersignal
    t1
    Zeitraum
    tx, ty
    Phasen
    T1,T2
    Tasten
    US,OS
    unterer und oberer Schwellwert
    V1
    Signal

Claims (17)

  1. Schaltung mit einer optoelektronischen Anzeigeeinheit zur diskreten Anzeige der Einstellung einer Regel-/Stelleinheit (30) mit
    - wenigstens einem Erfassungselement zur Erfassung der Betätigung der Regel-/Stelleinheit (30) mittels einem Objekt, wie z. B. einem Finger (2), zur Änderung der Einstellung der Regel/Stelleinheit, wobei das Erfassungselement bei Betätigung ein der gewünschten Änderung entsprechendes Ausgangssignal (S23) liefert,
    - mehreren Lichtstrahlung aussendenden Leuchtdioden (1a,...,1n), die als Anzeigeelemente der Anzeigeeinheit ausgebildet sind,
    - einer Steuereinrichtung (24), die in Abhängigkeit des vom Erfassungselement erzeugten Ausgangssignals wenigstens eine der Leuchtdioden (1a,...,1n) zur Anzeige der jeweiligen Einstellung als auch die Regel/Stelleinheit (30) zur Änderung der Einstellung ansteuert,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) wenigstens eine der Leuchtdioden, die Erfassungselemente als auch die Regel/Stelleinheit (30) auf Grund des Ausgangssignals (S23), das in Abhängigkeit der Bewegung des Objekts relativ zu der Lichtstrahlung aussendenden Leuchtdiode (1c) gebildet ist, der Bewegung des Objekts folgend ansteuert und dass entweder wenigstens zwei für die Lichtstrahlung der Leuchtdioden (1a,...,1n) empfindliche Empfangselemente vorgesehen sind, die als Erfassungselemente die von wenigstens einer Leuchtdiode (1c) ausgesandte und von dem Objekt (2) reflektierte Lichtstrahlung erfassen, oder dass wenigstens ein für die Lichtstrahlung der Leuchtdioden (1a,...,1n) empfindliches Empfangselement vorgesehen ist, das als Erfassungselement die von wenigstens zwei Leuchtdioden (1c) ausgesandte und von einem Objekt (2) reflektierte Lichtstrahlung erfasst, wobei in beiden Fällen die Steuereinrichtung (24) das oder die Empfangselement(e) (1b, 1d), das neben der die Lichtstrahlung aussendenden Leuchtdiode (1c) angeordnet ist, auf das nächste Empfangselement und die Leuchtdiode auf die nächste Leuchtdiode in derselben Richtung weiterschaltet, sobald die Steuereinrichtung (24) die Anzeigeeinheit aufgrund des Ausgangssignals (S23)weiterschaltet.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Bewegung entlang der Reihe der Leuchtdioden (1a,...,1n) ist.
  3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangselement eine der Leuchtdioden (1b,1d) ist, die zumindest zeitweise so angesteuert ist, dass sie bei Beleuchtung eine Spannung erzeugt.
  4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (1a,...,1n) zeitsequentiell als Sender und Empfangselement betrieben sind.
  5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Leuchtdioden (1b,1d), die der die Lichtstrahlung aussendenden Leuchtdiode (1c) unmittelbar benachbart sind, als Empfangselement betrieben sind, und dass, sobald die Steuereinrichtung (24) die Anzeigeeinheit aufgrund des Ausgangssignals (S23) auf die nächste Leuchtdiode weiterschaltet, auch die benachbarten als Empfangselement betriebenen Leuchtdioden in derselben Richtung weiterschalten.
  6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Leuchtdiode (1c) ausgesandte Lichtstrahlung von einem Taktgenerator (100) moduliert ist und dass den Empfangselementen ein Synchrondemodulator (11) zur Erkennung des modulierten vom Objekt (2) reflektierten Licht nachgeschaltet ist.
  7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Erkennung des Antippens der Anzeigeeinheit vorgesehen ist, die einen Timer (28) wirksam schaltet, der die Betätigung der Anzeigeeinheit freigibt.
  8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (1a,...,1n) und die Empfangselemente wenigstens zwei Reflexionsstrecken ausbilden und dass zur Erkennung des Antippens die daraus anstehenden Einzelsignale (12,13) einer Additionsstufe (18) zur Bildung eines Abstandssignals (S21) von der Anzeigeeinheit zugeführt werden.
  9. Schaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erkennung eines ein- oder mehrmaligen Antippens ein Bewegungsmuster als Antippen erkennt, das die Annäherung des Objekts, das abrupte Abbremsen des Objekts an einer angetippten Fläche sowie ein Verweilen auf der Fläche für eine vorgegebene Zeit (t28) umfasst.
  10. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (1a,...,1n) und die Empfangselemente wenigstens zwei Reflexionsstrecken ausbilden und dass ein Komparator (14) die daraus anstehenden Einzelsignale (12,13) zur Entscheidung über die Bewegungsrichtung zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals (S15) vergleicht und dass vorzugsweise ein weiterer Vergleicher (16) die daraus anstehenden Einzelsignale (12,13) zur Entscheidung über den Umschaltzeitpunkt zwischen zwei benachbarten Leuchtdioden unter Bildung eines analogen Ausgangssignals (S17) für die Position des Objekts vergleicht.
  11. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Simulationsschaltung bei einer randständigen Leuchtdiode (1a) ein Lichtsignal auf der von der randständigen Leuchtdiode (1a) benachbarten Leuchtdiode (1b) abgewandten Seite simuliert, wobei vorzugsweise ein Spannungsteiler (R1/R2) vorgesehen ist, dessen Teilerverhältnis so bemessen ist, dass das heruntergeteilte Sendetaktsignal (S100) des Taktgenerators (100) auf der simulierten Seite wenigstens geringfügig größer ist als das durch parasitäre Reflexion an der translucenten Oberfläche entstandene Empfangssignal der benachbarten Leuchtdiode (1b).
  12. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) aufgrund der Ausgangssignale die Leuchtdioden so steuert, dass sich die das Anzeigeelement bildende Leuchtdiode (1c) unter dem Objekt befindet.
  13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24), wenn das Objekt unverändert zwischen benachbarten Leuchtdioden stehen bleibt, zwischen benachbarten Leuchtdioden hin- und herschaltet, und die Empfindlichkeit für die Positionserfassung erhöht, bis ein vorgegebener Wert überschritten ist, wobei bei mehrmaligem Hin- und Herschalten vorzugsweise ein Entscheidungshilfsmittel vorzugsweise in Form eines Hysteresedetektors (84) aktiviert wird, das solange das Empfangselement immer unempfindlicher schaltet, bis die dem Objekt näher liegende Leuchtdiode auswählbar ist, und das dann wieder in den für die Erfassung einer weiteren Bewegung des Objekts empfindlichen Zustand übergeht.
  14. Schaltung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (S17) im Zeitpunkt des Umschaltens auf einen bestimmten vorgegebenen oder vorgebbaren Wert referiert wird, so dass nach dem Umschalten mit einem Teil des Ausgangssignals (S17) der nächste Schwellwert (US;OS) erreicht wird.
  15. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (S17) für die Position des Objekts ignoriert wird, wenn sich zugleich das Abstandssignal (S21) unter Entfernung des Objekts von der Anzeigeeinheit ändert, und dass, wenn sich das Ausgangssignal (S17) für die Position des Objekts beim Entfernen um mehr als einen vorgegebenen Wert ändert, die Steuereinrichtung (24) vorzugsweise die Leuchtdiode auswählt, an der das Objekt zuletzt länger als eine vorgegebene Verweilzeit (t28) verweilt hat.
  16. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reihen von Leuchtdioden (1a,...,1n) zur Verlängerung des Arbeitsweges kaskadiert sind und/oder dass die letzte Leuchtdiode (1n) einer Reihe funktionell mit der ersten Leuchtdiode (1a) derselben Reihe unter Bildung eines virtuellen Drehknopfs verbunden ist und/oder dass die Leuchtdioden (1a,...,1n) bogen- oder kreisförmig angeordnet sind.
  17. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) alle Leuchtdioden (1a,..,1c) bis zur Position des Objekts bzw. bis zur Position des Empfangselements als Anzeigeelemente zur Bildung eines Leuchtbands schaltet.
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